北京四中2016-2017学年下学期高二年级期末考试物理试卷

把“能量子”概念引入物理学的物理学家是（　 ）

A. 托马斯·杨　　 B. 麦克斯韦　　 C. 普朗克　　 D. 赫兹

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以下列出的电磁波中，频率最高的是（　 ）

A. 无线电波　　 B. 红外线　　 C. X射线　　 D. 射线

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钍核（Th）具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤核（Pa），同时伴随有射线产生，其方程为Th→Pa+X。则x粒子为（　 ）

A. 质子　　 B. 中子　　 C. 电子　　 D. 粒子

难度: 中等查看答案及解析

如图所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的闭合铜线圈，线圈均与传送带以相同的速度匀速运动。为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带平面向上，线圈进入磁场前等距离排列，穿过磁场后根据线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈。通过观察图示图景，可判断下列说法正确的是（　　 ）

A. 从图可以看出，第2个线圈是不闭合线圈

B. 从图可以看出，第3个线圈是不闭合线圈

C. 若线圈闭合，进入磁场时线圈相对传送带向前运动

D. 若线圈不闭合，进入磁场时线圈相对传送带向后运动

难度: 困难查看答案及解析

下列叙述中正确的是（　　 ）

A. 电子的发现使人们认识到原子是可分割的

B. 天然放射现象的研究说明原子核有复杂结构

C. 卢瑟福通过粒子散射实验建立了核式结构模型

D. 康普顿散射为物质波理论提供了实验支持

难度: 中等查看答案及解析

关于原子核的结合能，正确的是（　 ）

A. 组成原子的核子数越多，它的结合能就越大

B. 组成原子的核子数越多，它的比结合能越大

C. 比结合能越大，则核子结合得越牢固

D. 比结合能越大，则核子平均质量越大

难度: 中等查看答案及解析

下列有关光的现象，解释正确的是（　 ）

A. 阳光下的肥皂泡有彩色花纹是光的干涉现象

B. 光照射障碍物出现影子轮廓模糊是光的衍射现象

C. “光纤通信”是利用了光的干涉的原理

D. 用3D眼镜观看3D电影利用了光的偏振

难度: 中等查看答案及解析

如图所示，两束平行单色光a、b斜射到置于空气中的平行玻璃砖的上表面，穿过玻璃后从下表面射出，变为一束复色光。关于a、b两种单色光，下列说法中正确的是（　　 ）

A. 玻璃对a、b两种色光的折射率na<nb

B. a、b两种色光的频率va<vb

C. a、b两种色光在玻璃中的传播速度va<vb

D. a、b两种色光在玻璃中的波长a< b

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图1、2是利用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样。下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（　　 ）

A. 真空中，a光的波长比较长

B. a光光子能量比较大

C. 同一介质中，a光传播的速度大

D. 同一介质对a光折射率大

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用某种频率的光照射锌板可以发生光电效应。则下列说法正确的是（　　 ）

A. 增大入射光的照射强度，则单位时间发射的光电子会增多

B. 增加入射光的照射时间，则单位时间发射的光电子会增多

C. 换用频率更高的光照射锌板，则光电子的最大初动能会增大

D. 换用波长更长的光照射锌板，则光电子的最大初动能会增大

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下图为氢原子的能级示意图。现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当氢原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。下列说法正确的是（　　 ）

A. 频率最高的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的

B. 波长最长的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的

C. 这些氢原子总共可辐射出4种不同频率的光

D. 共有4种不同频率的光可以让逸出功为2.22eV的金属发生光电效应

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如图所示，S、a、b、c、d、e是间距为1m的6个质点，它们均静止于平衡位置。波源S在t=0时刻从平衡位置开始向上振动，形成向右传播的简谐横波，当t=1s时质点S第一次到达最高点，当t=4s时质点d开始起振，则（　　 ）

A. 这列波的频率是4Hz

B. 这列波的波速是1m／s

C. t=4.6s时，质点a的速度方向向上

D. t=4.6s时，质点c的加速度方向向上

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如图所示为两列沿绳传播的（虚线表示甲波，实线表示乙波）简谐横波在某时刻的波形图（叠加后的波形未画出），M为绳上x=0.2m处的质点，则下列说法中正确的是（　　 ）

A. 两列波的波长相同

B. 两列波的波速v1=v2

C. 两列波将不会发生干涉现象

D. 质点M的振动始终加强

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航天飞机下悬挂有一指向地心的金属杆，不考虑磁偏角的影响，若航天飞机在赤道上空飞行，则下列说法正确的是（　　 ）

A. 航天飞机由东向西水平飞行时，金属杆下端电势高

B. 航天飞机由西向东水平飞行时，金属杆下端电势高

C. 航天飞机由南向北水平飞行时，金属杆上端电势高

D. 航天飞机由北向南水平飞行时，金属杆中没有感应电动势

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如图1所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的轴匀速转动。线圈分别以不同的转速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a、b所示，则（　　 ）

A. 两次t=0时刻线圈平面与中性面重合

B. 曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3

C. 曲线a表示的交流电动势频率为25Hz

D. 曲线b表示的交流电动势最大值为10V

难度: 困难查看答案及解析

某同学在研究电容、电感对恒定电流与交变电流的影响时，采用了如图所示的电路，其中S为双刀双掷开关，L1、L2是两个完全相同的灯泡，已知把开关接3、4时，电路与交流电源相通，稳定后的两个灯泡亮度相同。则该同学在如下操作中观察到的实验现象正确的是（　　 ）

A. 开关置于1、2，稳定后，L1发光，L2不发光

B. 开关置于1、2，稳定后，L1、L2两个灯泡均发光，但L1比L2亮

C. 开关置于3、4，保持电压有效值不变，增大交流电频率，则L2比L1亮

D. 开关置于3、4，保持电压有效值不变，增大交流电频率，则L1比L2亮

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如图所示，正弦交流电源的电压有效值保持恒定，电流表为理想交流电流表，理想变压器的副线圈接电阻R1和R2，R1和R2的阻值分别为1和3的。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I，则（　 ）

A. 开关闭合前后，变压器的输入功率之比为1：4

B. 开关闭合前后，副线圈的输出电压比为4：1

C. 开关闭合前后，流经R1的电流之比为1：4

D. 开关闭合前后，流经R1的电流之比为4：1

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在水平放置的平行金属框架上，有根金属棒放在ab位置上。若回路中只有电阻R，金属棒与框架的电阻及摩擦阻力不计，金属棒先后两次在水平向右外力的作用下，以不同的速度匀速由图中ab位置平移到a'b'位置。则以下说法中正确的是（　　 ）

A. 两次水平外力做功一样多

B. 两次水平外力的冲量相同

C. 两次水平外力做功的功率相同

D. 两次通过金属棒横截面的电量相同

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矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力作用下处于静止状态，如图1（甲）所示。磁感线方向与导线框所在平面垂直，t=0时刻，磁感应强度的方向垂直导线框平面向里，磁感应强度B随时间变化的图象如图1（乙）所示。在0～4s时间内，导线框abcd内的电流以及ad边所受安培力随时间变化的图象可能是下图中的（规定导线框中电流顺时针方向为正，ad边所受安培力向左为正方向）（　　 ）

A. 　　 B. 　　 C. 　　 D.

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美国物理学家密立根以精湛的实验技术测量了光电效应中几个重要的物理量。他的目的是：测量某金属的遏止电压Uc和入射光的频率v，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。下图是按照密立根的几组实验数据描绘出来的图像，若直线斜率为k，电子电量大小为e，则下列说法正确的是（　　 ）

A. 该金属的截止频率约为4.27×1014Hz

B. 该金属的截止频率约为5.50×1014Hz

C. 普朗克常量h=ek

D. 普朗克常量h=k/e

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在做“测定玻璃的折射率”的实验中，某同学在白纸上放好玻璃砖，分别画出玻璃砖与空气的两个界面aa'和bb'。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察操作，用“+”表示大头针的位置。请回答：

①此后正确的操作步骤是_______。　 （选填选项前的字母）

A. 插上大头针P3，使P3挡住P2的像

B. 插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像

C. 插上大头针P4，使P4挡住P3的像

D. 插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像

②图中AO表示经过大头针P1和P2的光线，该光线与界面aa'交于O点，MN表示法线。请将光路图画完整，并在图中标出光线在界面aa'发生折射现象的入射角1和折射角2。

③该玻璃砖的折射率可表示为n=________。（用1和2表示）

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某同学利用单摆测定当地的重力加速度，按如下步骤进行操作：

（i）取一根符合实验要求的摆线，下端系一金属小球，上端固定在O点；

（ii）测量出悬点O到小球球心的距离l记为摆长；

（iii）拉动小球使细线偏离竖直方向一个较小的角度，然后静止释放小球；

（iv）用秒表记录小球完成n次全振动所用的时间t。

请你结合以上操作回答：

①用以上所测物理量的符号表示重力加速度的测量值，其表达式为g=_________。

②图（甲）中的秒表示数为一单摆完成40次全振动经历的时间，则该单摆振动周期的测量值为______s。（保留2位有效数字）

③为使重力加速度的测量结果更加准确，下列做法合理的有（______）

A. 测量摆长时，应测量水平拉直后的摆线长

B. 摆球运动过程中，必须保证悬点固定不动

C. 摆球运动过程中，摆线与竖直方向的夹角不能太大

D. 测量周期时，应该从摆球运动到最高点时开始计时

④在与其他同学交流实验数据处理方案后，他决定用图像法处理数据，并通过改变摆长，测得了多组摆长l和对应的周期T，并用这些数据作出T2-l图像如图（乙）所示。若图线的斜率为k，则重力加速度的测量值g=_________（用字母表示）。另一位同学利用图像法处理数据，得到的图像如图（丙）所示，这位同学通过分析发现图像不过原点的原因是：在计算摆长时未计入小球的半径，则该同学根据图像丙计算得到的加速度会______（填“偏大”、“不变”、“偏小”）。

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KLMN是一个竖直放置的矩形导线框，电阻为r，全部处于磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，MN边水平，线框绕某一竖直轴以角速度匀速转动（俯视逆时针方向转动）。从线框平面与磁场方向平行时开始计时，在MN边与磁场方向的夹角到达30°时（图示位置）。求：

（1）标出线框此时电流的方向；

（2）此时导线框产生的瞬时电动势e的大小；

（3）此过程中，通过线框横截面的电荷量。

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（1）光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还具有动量。由狭义相对论可知，一定的质量m与一定的能量E相对应：E=mc2，其中c为真空中光速。已知某单色光的频率为v，波长为，该单色光光子的能量E=hv，其中h为普朗克常量。试借用动量的定义：动量=质量×速度，推导该单色光光子的动量p=。

（2）根据玻尔理论，电子绕氢原子核运动可以看作是仅在库仑引力作用下的匀速圆周运动。电子在不同的轨道上绕核做匀速圆周运动，对应着氢原子的不同能量状态，电子做圆周运动的轨道半径满足rn=n2r1，其中n为量子数，即轨道序号，rn为电子处于第n轨道时的轨道半径。电子在第n轨道运动时氢原子的能量En为电子动能与“电子-原子核”这个系统电势能的总和。理论证明，系统的电势能Ep和电子绕氢原子核做圆周运动的半径r存在关系：

Ep=-k（以无穷远为电势能零点）。

已知电子的电荷量为e，质量为m，静电力常量为k，电子在第1轨道运动的半径为r1，氢原子的基态能量为E1，请根据以上条件完成下面的问题：

①试证明电子在第n轨道运动时氢原子的能量En和电子在第1轨道运动时氢原子的能量E1满足关系式En=；

②假设氢原子甲核外做圆周运动的电子从第2轨道跃迁到第1轨道的过程中所释放的能量，恰好被量子数n=4的氢原子乙吸收并使其电离，即其核外在第4轨道做圆周运动的电子脱离氢原子核的作用范围。不考虑电离前后原子核的动能改变，试求氢原子乙电离后电子的动能。

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如图1所示，MN和PQ为竖直放置的两根足够长的光滑平行金属导轨，两导轨间距为l，电阻均可忽略不计。在M和P之间接有阻值为R的定值电阻，导体杆ab质量为m、电阻不计，并与导轨接触良好。整个装置处于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。将导体杆ab由静止释放。求：

（1）a. 试定性说明ab杆的运动；b. ab杆下落稳定后，电阻R上的热功率。

（2）若将M和P之间的电阻R改为接一电动势为E，内阻为r的直流电源，发现杆ab由静止向上运动（始终未到达MP处），如图2所示。

a. 试定性说明ab杆的运动：b. 杆稳定运动后，电源的输出功率。

（3）若将M和P之间的电阻R改为接一电容为C的电容器，如图3所示。ab杆由静止释放。请推导证明杆做匀加速直线运动，并求出杆的加速度。

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